Развитие теории технологии шлифования деталей из материалов, склонных к образованию тепловых дефектов

• Автор: Репко, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 414 с. : ил.

' ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1. ПРОЦЕСС ШЛИФОВАНИЯ И КАЧЕСТВО ОБРАБОТАННОЙ

ПОВЕРХНОСТИ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ

1.1. Особенности шлифования деталей из труднообрабатываемых материалов, склонных к образованию тепловых дефектов
1.2. Некоторые проблемы шлифования деталей из материалов, склонных к образованию тепловых дефектов
1.3. Пути повышения эффективности применения шлифовального инструмента при обработке материалов, склонных к образованию тепловых дефектов 33 ВЫВОДЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ МАТЕРИАЛОВ, СКЛОННЫХ К ОБРАЗОВАНИЮ ТЕПЛОВЫХ ДЕФЕКТОВ

2.1. Элементы и связи сложной системы «процесс шлифования деталей из материалов, склонных к образованию тепловых дефектов»
2.2. Целевая функция, критериальные оценки и ограничения при моделировании системы «процесс шлифования»
2.3. Обобщенная математическая модель процесса шлифования
• ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ ОБРАЗОВАНИЯ СТРУЖКИ ПРИ АЛМАЗНОМ
ШЛИФОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ, СКЛОННЫХ К ОБРАЗОВАНИЮ ТЕПЛОВЫХ ДЕФЕКТОВ
3.1. Упруго - пластическая модель деформации стружки
3.2. Пределы изменения скоростей шлифования алмазным кругом
3.3. Напряженное полупространство как модель шлифования единичными

зернами абразива

3.4. Обобщенная модель стружкообразования в упруго - пластической стадии процесса
ВЫВОДЫ '
ГЛАВА 4. УДАРНО - ВОЛНОВАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ, СКЛОННЫХ К ОБРАЗОВАНИЮ ТЕПЛОВЫХ ДЕФЕКТОВ
4.1. Принцип Сен -Венана в моделировании поля напряжений и деформаций стружки под действием ударных нагрузок
4.2. Принципиальная схема хода упруго - пластической деформации стружки в процессе шлифования •
4.3. Процессы упругих деформаций в зоне шлифования
4.4. Собственные и вынужденные колебания системы «станок — инструмент -режущее зерно - стружка - деталь»
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
АЛМАЗНЫМ ШЛИФОВАЛЬНЫМ КРУГОМ
5.1. Пластическое сжатие в зоне врезания абразивного зерна
5.2 Температура в зоне резания
5.3 Построение модели процесса шлифования по1 методу Фурье
5.4 Модифицированный метод Карлслоу — Сипайлова в решении задачи построения температурного поля в зоне алмазного шлифования при принудительной подаче СОТС
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 6. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
АЛМАЗНЫМ ШЛИФОВАЛЬНЫМ КРУГОМ
6.1. Кавитация в потоке СОТС в зоне резания
6.2 Процесс микровыхлопа СОТС при шлифовании
6.3 Параметры сферического точечного взрыва - микровыхлопа СОТС (обратная задача Коши)
6.4 Очистка от стружки перфорированных шлифовальных кругов с принудительной подачей СОТС

ВЫВОДЫ
ГЛАВА 7. ПРАКТИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ' МОДЕЛЕЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ,
7.1. Формализация техпроцесса шлифования материалов, склонных к образованию тепловых дефектов по показаниям виброустойчивости
7.2 Оценка термодинамической модели процесса шлифования для одного абразивного зерна
7.3 Влияние СОТС на термодинамические и энергетические процессы в зоне резания и на очистку инструмента от продуктов шлифования
7.4 Формирование свойств поверхностного слоя деталей из материалов, склонных к образованию тепловых дефектов
ВЫВОДЫ . ч
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Результаты практического и теоретического экспериментов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Программы и пример расчетов данных теоретических экспериментов
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Экспериментальные данные по определению температуры в зоне резания одним зерном абразива (алмаз, эльбор)
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Определение сил резания при обработке специальными и стандартными шлифовальными кругами титановых сплавов
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Экспериментальные данные по определению сил резания в зоне шлифования одним зерном абразива (алмаз, эльбор)
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Осциллограммы давлений СОТС в зоне шлифования стандартными и специальными алмазными шлифовальными кругами 390 ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Определение энергии выхлопа по режимам и температурам в зоне резания (алмаз, эльбор)
8. Стремление ускорить решение проблемы шлифования труднообрабатываемых материалов, склонных к образованию тепловых дефектов заставляет производственников экспериментировать, причем интуитивно. Необходим системный подход: разработка специализированных испытательных комплексов на базе более точных, современных и быстродействующих измерительных и регистрирующих приборов
проблема заключается еще в том, что внедрение рекомендаций по

экспериментам в прямое производство затруднено - необходима теория подобия параметров процессов на стенде параметрам процесса резания на конкретном, реальном оборудовании на предприятии. Проблема злободневная, но сложность ее решения настолько высока (геометрия и объемы процессов, время, массы и вибрация с зонами резонанса и т.д.), что инженеры и исследователи применяют натурное экспериментирование - непосредственно на конкретных станках. Эффективность такого подхода практически нулевая, а стоимость очень высокая. По нашему мнению, математическое моделирование процессов - единственный путь решения этой задачи.

9. Многофакторность процесса обработки очевидна. Критериев оценки эффективности такого процесса только по качеству получаемой поверхности несколько - точность, .чистота, прочность, износостойкость на трение и т.д. Следовательно, и задача определения приемлемых техпроцессов шлифования для производства имеет многокритериальный характер. Методов оптимизации в литературе нет, за исключением попыток учесть влияние по сути дела одного - двух известных заранее факторов (мощность привода, значения глубин резания и т.д.). Необходимость разработки подхода многокритериальной оптимизации очевидна.
Целью настоящей работы является: разработка математических моделей полей напряжений и деформации, теплонапряженности и распределения температур, динамики. очистки инструмента от засаливания по результатам исследования процесса шлифования деталей из материалов, склонных к образованию тепловых дефектов, для построения эффективного по